Сато Рина родилась 2 мая 1981 года в префектуре Фукуока, Япония. Девушка выросла в Хиросиме и Мацуяме. С самого раннего детства Сато хотела стать актрисой и сейю.
В школе девочка начала заниматься музыкой и спортом, она выступала за гандбольную команду и принимала участие в соревнованиях по стрельбе из лука. В 2000 году Рина заключила договор с агентством Tokyo Actor’s Consumer’s Cooperative Society.
Одним из самых известных проектов с участием Сато Рины стал аниме-сериал «Блич», снятый по одноименной манге Тайто Кубо. Кроме того, актриса озвучивала роль Сейлор-Марс в популярном мультсериале «Красавица-воин Сейлор Мун».
В 2018 году на экраны вышел полнометражный мультфильм «Укрась прощальное утро цветами обещания» режиссера Мари Окада, в котором партнерами Сато стали Манака Ивами, Ирино Мию, Юки Кадзи, Томокадзу Сугита, Есимаса Хосоя, Миюки Савасиро, Аи Каяно и другие японские сейю.
Актриса замужем, воспитывает сына.